HZP 1 6 0 0节段拼装架桥机简介及施工研究

王 亮,周 恒,张 强

(郑州市华中建机有限公司,郑州 450041)

HZP 1 6 0 0节段拼装架桥机简介及施工研究

王 亮,周 恒,张 强

(郑州市华中建机有限公司,郑州 450041)

以桃花峪黄河大桥土建五标节段箱梁的架设施工为例,介绍HZP1600型架桥机的设计及样机使用情况,重点介绍该节段拼装式架桥机的结构特点,同时阐述节段箱梁的架设作业工况及施工流程,并对节段拼装工艺特点进行探讨。

公路桥;节段拼装法;架桥机;节段箱梁

1 概述

1.1 工况简介

正在修建的武陟至西峡高速公路桃花峪黄河大桥位于郑州市西北,郑州与焦作跨黄河交界处,北接线连接河南省干线公路郑新高速公路,南接线连接国道主干线连霍高速公路,是继京广铁路黄河大桥、郑州黄河公路大桥、刘江黄河大桥、新郑黄河大桥之后又一跨越黄河天堑、沟通黄河两岸的重要通道。

全桥长2 116m,分为7联,每联6跨,合计42跨,主要采用跨度为50、51 m的预应力混凝土简支梁;跨径布置为:3×(6 -50)m+4×(50+4 -51+50)m,最大跨径为302m,横向为双幅布置,单幅梁宽16.05 m,主梁为单箱单室斜腹板断面形式。安装时采用短线匹配预制,现场拼装,先简支后连续。预制单块最大质量不超过130 t,单跨最大质量为1 554 t。边跨及中跨节段参数见表1、表2。

针对桃花峪黄河大桥土建五标的大跨度预应力连续箱梁架设,郑州市华中建机有限公司研制开发了大型桥梁施工设备HZP1600型节段拼装式架桥机,该机型结构简单,使用方便,可大幅度提高施工效率。

表1 边跨预制梁节段参数

表2 中跨预制梁节段参数

1.2 HZP1600型节段拼装架桥机的技术参数及总体组成

1.2.1 主要技术参数

(1)架设跨度:50、51m

(2)起重天车起升高度:56m

(3)额定起吊能力:1 400 kN

(4)最大悬挂质量:1 554 t

(5)作业最大坡度:20‰,工作最大横坡:20‰

(6)适应最小曲线半径:5 500m

(7)过孔运行速度:0～1m/min

(8)架梁速度:12 d/孔

(9)整机装机容量:180 kW

(10)整机质量:750 t

1.2.2 总体组成

HZP1600型架桥机是一种节段箱梁移动吊装及安装的架梁设备,主要由主梁、导梁、前支腿、中支腿、后支腿、起重天车、辅助小车、梯道平台、液压系统、电气系统等组成。

架桥机可以满足桥下喂梁及尾部喂梁2种喂梁方式。其结构组成见图1。

图1 HZP1600型架桥机结构组成(单位:mm)

1.2.2.1 主梁

主梁为双箱梁结构形式,每根主梁由5节组成,主梁采用叠梁设计,在工程施工完成后可以重复利用,提高设备的利用率。主梁腹板设置若干不同位置的牛腿连接位,以满足架设不同跨度时支腿位置调整的要求。主梁断面尺寸为5 130mm(高)×2 100mm(宽),主材质为Q235B,主梁下部设有中支腿纵移轨道,上部设有起重天车通行轨道,主梁内侧设置节段吊挂梁。

1.2.2.2 导梁

导梁采用矩形桁架梁构造形式,由6节桁架梁及连接横梁组成,导梁断面尺寸为5 130mm(高)× 2 100mm(宽),导梁由上下两层连接而成,方便转场运输。导梁主材质为Q345B,导梁与主梁之间通过高强螺栓连接。导梁下部设有中支腿纵移轨道,上部设有起重天车通行轨道。导梁主要用于节段梁架设完成后纵移过孔工况。

1.2.2.3 前支腿

前支腿为箱形、内外导柱式结构形式,在2个箱形柱之间配置有液压油缸,以调节支腿高度适应桥梁纵坡变化的要求;前支腿通过横梁与架桥机主梁连接,前支腿由横梁、固定节、伸缩节、顶升油缸组成;前支腿架梁工况时悬空,过孔时支撑在前方桥墩上用来作为架桥机的前支点。

1.2.2.4 中支腿

中支腿是整个架桥机的关键部件之一。它的主要功能有:支承和顶升整个架桥机、驱动架桥机前移过孔和横移,自行前后移动。中支腿从上至下分别由滑动横梁、托辊轮箱、支撑横梁、横移机构、调整垫块、纵移机构、顶升装置、立柱组成,中支腿滑动横梁与主框架连接,主框架下轨道直接置于滑移横梁上面的托辊轮箱上,有利于主框架的纵向滑行。

2个中支腿可以互换,在过孔时,前中支腿固定不动,只移动后中支腿。

1.2.2.5 后支腿

后支腿与前支腿结构形式大致相同。后支腿由横梁、伸缩节、顶升油缸组成。后支腿架梁工况时悬空,过孔时支撑在已架桥梁上用来作为架桥机的后支点。

1.2.2.6 起重天车

起重天车由大车走行机构、金属结构、起升系统、液压系统、供电系统、电控系统组成。在起重小车一侧装有液压油缸,用来完成起升系统及吊具的横向移动。

起重天车吊具能实现360°回转和双向4%的坡度调整。吊具回转采用减速机作为驱动装置,变频控制,动作平稳。坡度调整采用液压油缸驱动完成。

起重天车起吊节段箱梁后,使用精轧螺纹钢将节段块吊装在主梁内侧吊挂梁轨道上,使用垫片、螺母将精轧螺纹钢固定。

1.2.2.7 辅助小车

辅助小车是架桥机的辅助起吊设备,起吊一些桥面的小型物件,同时又是左、右幅主框架之间的走台,可以在主框架全长范围内运行。

2 节段箱梁特点及施工流程

2.1 施工流程

以桃花峪黄河大桥为例,架桥机架梁作业的步骤见图2。

(1)运梁车首先将墩顶基准预制梁块运至桥下,起重天车起吊预制梁到位后,使用起重天车吊具调整预制梁的坐标,调整完成后吊挂于主梁内侧吊挂梁上,并与桥墩锚固,然后解除起重天车与吊挂间的连接,准备起吊下一节段梁。

(2)运梁车继续运梁至桥下,起重天车起吊到位后,调整预制梁的坐标,调整完成后吊挂于主梁内侧吊挂梁上,并将第2个节段块与第1个节段块预留涂胶空间,然后解除起重天车与吊挂间的连接,准备起吊下一阶段梁。

(3)重复以上过程,直到节段块全部吊挂在主梁内侧(最后起吊倒数第3块节段梁)。

(4)使用起重天车将第2块节段梁与墩顶基准梁块试拼装后拉开,在连接面涂环氧树脂胶后,将第2块节段梁与墩顶基准块拼接,安装临时预应力张拉索,将2个节段块粘接成型。

(5)按照上一步骤将节段块依次胶拼并张拉临时预应力索,完成梁段拼装后张拉体内预应力索,梁体整体成型后为简支状态,收缩中支腿的顶升油缸将梁体放置在墩顶上,完成本跨作业。

图2 HZP1600型架桥机作业步骤

2.2 过孔流程

架桥机过孔步骤见图3。

(1)使用中支腿顶推油缸作为动力,架桥机上部结构整体向前纵移,前支腿支撑在前方墩顶并锚固。

(2)后支腿支撑在已经架好的梁面上,使用起重天车将后中支腿吊起,跨过前中支腿后,在前支腿后方墩顶安装完成并锚固。

(3)后支腿脱空后,使用2个中支腿顶推油缸作为动力,架桥机上部结构整体向前纵移到位,进行下一跨桥的架设。

2.3 节段箱梁施工特点

图3 HZP1600型架桥机过孔步骤

节段箱梁施工一般适用于大跨度的公路及铁路桥梁,优点有:节段块在梁场采用短线匹配预制成型,质量容易控制,对成形后的桥梁质量有很大的提高;预制构件在架设之前要在存放场地保养一段时间,达到一定龄期,有利于减少在拼装架设后混凝土的收缩徐变量,满足架设后整个桥梁的线形要求;保护环境,非常少的现场模板及现场现浇,将设备对现场的破坏尽量降低;架空施工,可以避免交通堵塞,这主要在拥挤的市区及环境敏感地区有特别的意义;桥梁施工远离主要的道路,对大跨度混凝土结构非常有效。

该架桥机正在桃花峪黄河五标工地使用,架桥机在122号墩和121号墩墩顶站位,图4为架桥机起重天车提吊梁块工况。

图4 HZP1600型架桥机架梁现场

4 结语

采用HZP1600型节段拼装架桥机进行施工,以桃花峪土建五标为例,每跨节段桥梁的施工时间需要7 d,过孔时间需要3 d。在现场操作工人使用熟练的条件下,使用架桥机还可进一步提高施工效率。预制节段梁采用高效材料、机具、预应力体系,施工机械化、自动化提高,大跨度桥梁的自重轻,桥跨加大,式样翻新,施工方便,节约时间,可取得巨大经济效益和社会效益。

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[10]徐岳,王亚君.预应力混凝土连续梁桥设计[M].北京:人民交通出版社,2000.

Introduction and Construction Research on HZP1600 Bridge Girder Launcher under Segmental Assembly M ethod

WANG Liang,ZHOU Heng,ZHANG Qiang
(Zhengzhou Huazhong Construction Machinery Co.,Ltd.,Zhengzhou 450041,China)

The paper takes segmental box girder erection and construction in 5-bid-section civil engineering project of Yellow River Bridge in Taohuayu as an example,introduces HZP1600 bridge girder launcher design condition and service condition of sample machine,and especially focuses on the describing of structure features of the segmental-assembly bridge girder launcher.At the same time,the paper states the working condition and construction process of segmental box girder erection and makes a discussion on segmental-assembly process features.

highway bridges;segmental assemblymethod;bridge girder launcher;segmental box girder

U445.36

A

1004 -2954(2012)10 -0050 -04

2012-03-28

王 亮(1982—),男,工程师,2005年毕业于洛阳工学院机械设计制造及其自动化专业,E-mail:247297862@qq.com。